一种具有发射消隐补偿的信号采集装置及采集方法与流程

本发明是关于通信、战术数据链的，特别是一种具有发射消隐补偿技术的信号采集战术数据链。

背景技术：

数据链系统采用一路发送和四路接收同时的全双工模式，是目前正在研发的一种组网形式简单，自组网和交换密钥随时进行的高速、动态自组网。数据链支持200多个用户同时安全抗干扰的传输，且无须提前设计，可以实现无延时的同时收发。高速数据链网络通过网络中心传感技术可以关联多个平台之间时间关键目标的精确位置数据。每个数据链用户都有2mbps发送和10mbps接收的能力，通信距离支持从2mbps160公里到250kbps480公里，且数据链内置发送功率控制算法。

数据链是一个内部子群中继完全连接的网络，因此任务不需要提前规划网络，支持广播、多播和点对点服务的应用。网络安全由认证、信息安全密钥分发和多重独立安全等级提供。数据链的内置服务质量和服务属性类支持5s入网、1.7ms的处理时延。数据链空间信号的一个特性是终端能够在一个频段内同时接收和发送信息。成功获取一个输入信号对数据链系统是至关重要的。

要在数据链同时收发的功能下实现输入信号的成功接收，需要采用一种带有发射消隐补偿的信号采集方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种具有发射消隐补偿的信号采集装置及采集方法，数据链空间信号的一个独立特性是终端能够在一个频段内同时接收和发射信息，因此成功获取一个输入信号对数据链是至关重要的。本发明采用发射消隐补偿的信号采集系统，通过补偿预期接收信号和发射信号之间的碰撞，使同时收发成为可能。

一种具有发射消隐补偿的信号采集装置，包括：

1)用于接收输入信号的消隐块和消隐信号，在终端发送信号时消隐信号有效，当发送结束时消隐信号无效，以提供带消隐的接收信号；

2)相关块将接收到的来自消隐块的消隐接收信号和已知符号序列相关联，且已知符号序列与预期接收信号一致，同时相关块输出相关度量和每次计算相关度量的消隐符号数；

3)使用消隐符号数去调整相关度量或可变阈值中的一个，并把调整后的值与相关度量进行比较；

4)决策块将调整后的相关度量与固定阈值或可变阈值进行比较，如果调整后的相关度量超过阈值或可变阈值，决策块将确定检测到所需的信号。

作为本发明进一步的方案，或把带消隐的接收信号设置成一个值来指示消隐信号有效，其中消隐信号在发射脉冲高电平期间有效，两个脉冲的时间间隔之间无效。

作为本发明进一步的方案，调整可变阈值包括阈值计算块，用于计算从相关块中的消隐符号数确定的可变阈值，同时对相关块产生的每个相关度量都要进行一次计算。

作为本发明进一步的方案，调整相关度量的方法包括：

(1)一个增益计算块用于计算从相关块中的消隐符号数确定的可变增益，对相关块产生的每个相关度量都要进行一次计算；

(2)用可变增益去调整相关度量的乘数。

作为本发明进一步的方案，相关块包括多个子相关器，所述装置还包括：

(1)多个增益计算块，用于从多个子相关器的消隐符号中计算可变增益；

(2)用每个子相关器的可变增益去调整子相关度量的乘数；

(3)累加块用于累加多个子相关器中每个子相关器调整后的子相关度量，以产生调整后的相关度量。

一种具有发射消隐补偿的信号采集方法，包括如下步骤：

1)当发送的发射信号会消隐接收信号时，消隐块中的消隐信号有效；

2)当发送信号停止提供带消隐的接收信号时，消隐信号无效；

3)相关块将接收到的来自消隐块的消隐接收信号和已知符号序列相关联，且已知符号序列与预期接收信号一致；

4)相关块输出相关度量和每次计算相关度量的消隐符号数；

5)使用消隐符号数去调整相关度量或可变阈值中的一个；

6)决策块将调整后的相关度量与固定阈值或可变阈值进行比较；

7)如果调整后的相关度量超过阈值或可变阈值，决策块将确定检测到所需的信号；

作为本发明进一步的方案，还包括步骤8)、一个阈值计算块计算从消隐符号数确定的可变阈值，其中，对相关块产生的每个相关度量都要进行一次计算。

作为本发明进一步的方案，把带消隐的接收信号设置成一个值来指示消隐信号有效；还包括如下的步骤：

消隐信号在发射脉冲高电平期间有效；消隐信号在两个脉冲的时间间隔之间无效；

一个增益计算块计算从消隐符号数确定的可变增益，并且对相关块产生的每个相关度量都要进行一次计算；用可变增益去调整相关度量的乘数。

一种具有发射消隐补偿的信号采集方法，其步骤如下：

(1)将收到的带消隐的接收信号与多个子相关器的已知序列相关，得到多个子相关度量；

(2)提供多个子相关器的多个消隐符号数；

(3)计算由消隐符号数确定的可变增益；

(4)用多个可变增益调整多个子相关度量；

(5)对调整后的子相关度量进行累加，得到调整后的相关度量。

一种具有发射消隐补偿的信号采集方法，其步骤如下：

1)当发射信号存在时，通过使用消隐块对接收到的信号进行消隐，以提供带消隐的接收信号；

2)当发射信号不存在时，消隐信号不对接收信号进行消隐；

3)用相关块将带消隐的接收信号和已知序列相关联，其中，相关度量减少的原因是由于部分接收信号被消隐；

4)补偿减少的相关度量；

5)根据补偿的减少的相关度量来判断期望信号是否存在；

6)进一步说明补偿减少相关度量的步骤：

7)提供消隐符号数；

8)计算由消隐符号数确定的可变增益；

9)用可变增益调整减少的相关度量；

10)比较调整后的减少的相关度量和一个阈值；

11)根据减少的相关度量和阈值的一致性来决定是否存在期望的信号。

本发明公开一种具有发射消隐补偿的信号采集方法，用于补偿预期的接收信号与发射信号之间的碰撞。消隐块在发射信号被发送时对接收信号进行消隐，在发射信号停止时停止消隐，以提供带有消隐的接收信号。相关块将带消隐的接收信号和与预期接收信号一致的已知符号序列相关联，并输出相关度量和消隐符号数。该方法使用消隐符号数来调整相关度量或可变阈值。决策块将调整后的相关度量值与固定阈值或可变阈值进行比较，如果调整后的相关度量值超过阈值或可变阈值，决策块将确定检测到有用信号。

调整可变阈值的方法包含用于从相关块中的消隐符号数计算可变阈值的阈值计算块。对相关块产生的每个相关度量阈值计算块都要进行一次计算。

调整相关度量的方法包含用于从相关块中的消隐符号数计算可变增益的增益计算块。对相关块产生的每个相关度量增益计算块都要进行一次计算。用可变增益去调整相关度量的乘数。

本发明提供一种输入信号成功采集的方法来实现数据链的同时收发功能。本发明实现了补偿预期接收信号与发射信号之间的碰撞的目的。本发明提供了具有发射消隐补偿的信号采集。本发明当作出预期信号存在的决策时，阈值会随着消隐符号数改变。本发明提供了一种相关度量随着消隐符号数改变的可选实施方案。

附图说明

图1为典型信号采集系统；

图2为数据链中某节点在不同时间以特定跳频模式到达的多流波形；

图3为具有消隐补偿的信号采集系统；

图4为一种具有消隐补偿的信号采集系统的可选实施方案；

图5为相关子集消隐补偿的信号采集系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。

本发明是一种用于无线通信系统的具有发射消隐补偿的信号采集方法和装置，且无线终端可以在同一频段内同时发射和接收信息。

本发明也适用于类似的通信系统。一种结合了本发明中具有发射消隐补偿的信号采集的接收机，可以在共点发射机传输时通过补偿接收和发射信号之间的碰撞来获取预期的接收信号。本发明还适用于受强干扰或干扰信号的通信系统中的接收机，补偿预期接收信号与强干扰或干扰信号之间的碰撞。

图1描述了一个使用一个相关块11和一个固定阈值的决策块13的典型信号采集系统10。相关块11将输入的接收信号和已知符号序列相关联，已知符号序列与期望信号一致。相关块11产生一个相关度量来度量传入信号和已知序列的匹配程度。决策块13将相关度量与固定阈值进行比较，如果相关度量超过阈值，决策块13将确定检测到期望的信号。固定阈值通常在误警率和成功检测到所需信号概率之间的值折中来确定。

同时收发数据链空间信号的一个特点是允许终端在同一频段内同时收发，这是由同时收发数据链空间结构决定的。同时收发数据链消息由许多脉冲(或驻波)组成，在伪随机选择的频率和伪随机的脉冲时间间隔上传输。一般情况下，任意两个数据链消息具有不同的伪随机跳频图案和不同的伪随机脉冲时间间隔。

图2展示了数据链中的多流相关和接收情况。图2的顶层显示了多个波形以特定的跳频图案在不同时间到达数据链中某节点。图2的底层显示了来自不同源的多流数据包去往不同处理单元。例如处理单元1以不同于其他处理单元的频率和到达时间接收交叉影响的数据包，从而使能够处理此类多流的接收器能够接收多个数据包流。

当一个数据链终端正在发送一条消息并试图接收另一条消息时，接收到的一些信号会与发送的信号发生碰撞。一般来说，发射功率足够高可以确保在发送脉冲中整个频带不敏感。这就意味着，发射的脉冲不一定要与接收脉冲具有相同的频率才能碰撞。由于脉冲之间的间隔是伪随机的，一些不会与发送信号发生碰撞的接收信号可以成功接收。由于同时收发数据链消息含有前向纠错编码，因此数据链终端可以在发送的同时恢复接收的消息。

数据链终端必须先获取信号才能恢复信息，图1所示的是典型信号采集系统10，但在发射信号时采集的输入信号是不充分的，这是因为系统10不补偿接收信号和发射信号之间的冲突。系统10无法计算碰撞发生的时间，也无法对碰撞信号进行消隐处理。相关块11试图用与期望信号一致的已知符号序列和输入的接收信号相关联。相关块11的运作方式是如果接收到的信号部分被消隐，则被消隐的部分对相关度量没有贡献，从而降低了相关度量。如果不提供像调整阈值或改变相关度量等补偿相关度量减少的方法，则可能无法进行信号采集。

解决这一问题的方法是本发明提供的一种带发射消隐补偿的信号采集方法和装置。图3为本发明中带发射消隐补偿技术的信号采集系统20。该系统是对图1所示的典型信号采集系统10的增强。带发射消隐补偿的信号采集系统20来补偿预期的接收信号和发射信号之间的碰撞。带有发射消隐补偿的信号采集系统是通过发生碰撞的数量来调整可变阈值或改变相关度量的增益来实现的。

图3中的消隐块15收到接收信号以及来自终端内发射机的消隐信号，当有信号被发送时，消隐信号有效，当发送停止时，消隐信号无效。对于数据链终端，在发送脉冲期间消隐信号有效，在两个脉冲的时间间隔内消隐信号无效。消隐信号可能来自类似的通信系统中的共点发射机，并在共点发射机发送时产生。接收机有强干扰信号或干扰信号时也可能产生消隐信号，当有干扰信号存在时，接收机接收干扰信号的同时提供消隐信号。

消隐块15将改变接收信号以指示消隐信号有效，称为消隐的接收信号。消隐的一种方法是将接收的信号值设置成+1，-1或者其他一些值来指示消隐信号有效。其他一些方法也是可能的，比如像，消隐信号随着接收信号一起输出的方法。

本发明中图3所示的相关块11a，每次计算相关度量都输出消隐符号数，在任何给定的时间，输出消隐符号数都是与接收信号相关的已知序列在时间上对应的消隐符号数。在本发明中，通过计算每次相关度量使用的消隐符号，可以通过改变阈值或者改变增益的方法去调整部分被消隐的以及对相关度量无贡献的接收信号的相关度量。

阈值计算块17输出由消隐符号数决定的可变阈值。每一个相关块11a计算的相关度量，计算块17都出现一次。符号被消隐后就和已知符号的一个短序列一样，是一个较短的相关器。当期望信号出现时，一个短的相关器产生一个较低的相关度量，当没有信号输入时，一个短的相关器也会产生一个低的相关度量。为了补偿这一点，可变阈值要随着消隐符号数的增加而减少。可以使用一些算法计算可变阈值，算法的选择基于在误警率和成功检测到所需信号的概率之间的折中。最后，决策块13比较相关度量和可变阈值，如果相关度量超过阈值则决策块认为检测到信号。

图4为本发明的一个具有发射消隐补偿的信号采集的可选的实施方案30。用增益计算块19计算可变增益来代替计算可变阈值。可变增益通过乘法器21来调整相关度量，然后比较调整后的相关度量和决策块13中的固定阈值。实施方案在数学上与图3的描述是等价的，在其他某些应用中可能会更好。

在某些情况下，可能需要对图5所示相关块11a的子相关块使用发射消隐补偿。在这个实施方案中，图4中相关块11a分解为多个子相关器如11b、11c、11d也可能包含其他没有显示的，累加块22将多个余项求和形成最终调整后的相关度量。每个子相关器都有一个增益计算块19a、19b、19c为每个子相关器产生可变增益，每个子可变增益通过乘法器21a、21b、21c来调整对应子相关器11b、11c、11d的一个子相关度量。因此，每个子相关都是独立调整的并且优于最终相关和累加块22。最后把最终相关和累加块22与决策块13中的固定阈值进行比较。

以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。